T-078 - Universidad Nacional del Nordeste

Resumen: T-078
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2004
Desarrollo de sistemas industriales de producción de sistemas constructivos
prefabricados en madera para viviendas de interés social en la region NEA
Celano, Jorge Alberto - Jacobo, Guillermo José
Instituto de Investigaciones Tecnológicas para el Diseño Ambiental del Hábitat Humano ITDAHu-FAU-UNNE
Avenida Las Heras Nº 727 - (3500) Resistencia – Provincia del Chaco – República Argentina
E-Mail: [email protected] - [email protected]
ANTECEDENTES:
Las técnicas constructivas industrializadas ofrecieron la perspectiva de una producción masiva de unidades
habitacionales con eficiente utilización de recursos y control de calidad, sin embargo, la paralización de las plantas de
prefabricación, la monotonía de algunos barrios construidos y los costos inaccesibles llevan a replantear el enfoque
productivo. Parte de los problemas estuvo en las frecuentes transferencias literales de la tecnología de los países
desarrollados sin considerar los requerimientos y recursos específicos del continente sudamericano. Su causa es:
ausencia de una política que incluya como prioridad la industrialización y la prefabricación aplicada a la
construcción, y el aprovechamiento integral de los recursos renovables, como la “madera”.
La contribución de este trabajo es al desarrollo tecnológico que apunta a la transformación de los modos de producción
y en los mismos productos, los cuáles, al mejorar el proceso constructivo, propiciarán la reducción de costos y tiempos
de ejecución y contribuirán al acceso a la vivienda propia a la población. El objetivo: desarrollo de un Sistema
Productivo referido a un Sistema Constructivo de componentes modulares con el material madera, a través de la
Hipótesis de que “el desarrollo de los Sistemas Productivos por medio de un estudio de Transferencia y
Reinterpretación Tecnológica al entono regional NEA, se obtendrán técnicas alternativas en el Diseño, la Producción
Industrializada y la Construcción de objetos arquitectónicos en madera, con adecuación y aceptación por parte de
nuestro entrono socio-económico.
MATERIALES Y METODOS:
Se emplea el método analítico deductivo trabajando sobre ejemplos relevantes de las unidades de análisis, los Sistemas
Constructivos y los Sistemas Productivos, también sobre conceptos teóricos-prácticos como la aplicación de teorías
Producción Industrial de Elementos Prefabricados, normas de producción industrial, y normas referentes a la
construcción en Madera. Se concluyeron las actividades correspondientes a la 1º etapa del trabajo de Investigación
aplicada, se efectuó una sistematización de la información reunida, a través ordenamiento y clasificación de la misma,
por medio de la confección de fichas técnicas de los procesos productivos y constructivos; a través de la catalogación
de las tipologías de sistemas constructivos y sistemas productivos a partir del análisis de cinco plantas industriales de
producción de viviendas; sistematización que servio de base para la aplicación de los procedimientos diagnóstico.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS:
El análisis pretende vislumbrar los puntos clave de los diferentes sistemas de producción de viviendas de madera
analizados para el planeamiento de emprendimientos productivos en la región Nordeste de Argentina (NEA). La
existencia de la fábrica y del proceso racional productivo es la base de la construcción industrializada. Ello hace al
estudio del proceso con las etapas de: proyecto, transporte, montaje, acabados y comportamiento en uso. El proceso es
fundamentalmente un problema de movimientos y de coordinación entre funciones, con dos variantes extremas:
a) producción puestos fijos y producto casa se completa con un proceso industrial: células tridimensionales,
“mobile-homes”,
b) producción a base de puestos de trabajos móviles que incorporan al producto fijo sucesivas prestaciones, lo que
procede es racionalizar al máximo la obra: encofrados, túnel, organización de trabajos, coordinación de oficios,
etc.
Centrando el estudio de la construcción industrializada se puntualizará en el análisis de un proceso híbrido, intermedio
entre la producción en cadena y la simple racionalización de la obra, entendiéndose como la posibilidad de incorporar
a una obra racionalizada el mayor numero de elementos, componentes y subsistemas de origen industrial utilizando
medios mecanizados y respondiendo a una concepción de proyecto especifico redactado por estas nuevas
condicionantes.
La variabilidad de la construcción industrializada esta en el grado de uso de estas características: (1) (2) (3) (4), y del
desarrollo de las mismas, obteniéndose así: sistemas de encofrado túnel donde predomine las siguientes características:
(3) (1) (4) (2); o los sistemas panelizados en fabricas y montaje obra: (2) (1) (3) (4); los sistemas de troncos de madera
(2) (4) (1) (3). Para los sistemas tipo “ballom-frame” de entramado de madera es el orden el siguiente: (4) (1) (2) (3).
Así, el uso de la madera tiene un bajo grado de utilización de medios mecánicos con un alto grado de utilización de
mano de obra.
Construcción
industrializada
Variabilidad (< , >)
=
Obra
racionalizada
(1)
+
Componentes elementos subsistemas de
origen industrial
(2)
+
Medios
mecánicos
(3)
+
Proyecto
especifico
(4)
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ANÁLISIS COMPARATIVO DE DISTINTOS EJEMPLOS DETALLANDO DATOS QUE CONTEXTUALIZAN SU CARÁCTER.
Planta industrial
Sistema constructivo
Origen
Año de producción
EX-TORTOSA
* ARCONAS
CANADIAN BUILDER
FINLAND BUILDER
*GERMANY BUILDER
“Ñande Roga”
“Arconas”
“Canadian”
“Asales”
Argentina
Argentina
Canadá
Finlandia
Alemania
1985-1987
2000-2004
1964-1975
1971-1980
1999-2004
“Weberhauses”
Fija
Semi-fija
Fija
Fija
Fija
Grado de producción
Completo
Parcial
Completo
Parcial
Parcial
Producción en fabrica
100%
60%
100%
100%
85%
Implantación
Cerrado
Abierto
Cerrado
Cerrado
Abierto
480 - (56m2)
48 - (60m2)
1000 - (62m2)
1000 - (65m2)
100 - (120m2)
Producción (superf/año)
26.880 m2
2880 m2
62.000 m2
65.000 m2
12.000 m2
Superf. terreno
30.000 m2
11.250 m2
3.525 m2
30.000 m2
7.200 m2
5.960 m2
2.464 m2
2.820 m2
13.300 m2
5.400 m2
58.54 sup cub / m2 viv dia 226.0 sup cub / m2 viv dia 12.05 sup cub / m2 viv dia 54.65 sup cub / m2 viv dia
120.0 sup cub / m2 viv dia
Tipo de sistema
Producción (viv/año)
Superf fabrica cubierta
Superf Fabrica cub indice
Equipamiento:
Mecanizado
Baja mecanización
Alta-mecanización
Alta-mecanización
Alta-mecanización
Mano de obra:
90
7 (5prod+2 ofic)
85
100
45
Mano de obra: Calificac.
Mano de obra: Indice.
Materia prima: Tipo
Materia prima: Produc.
35%
40 %
62 %
70 %
100%
6.69 hs-h / m2 viv.
4.86 hs-h / m2 viv
2.74 hs-h / m2 viv
3.07 hs-h / m2 viv
7.50 hs-h / m2 viv
Madera
Madera + Yeso
Madera
Madera
Madera + Hormigón
Aserrada
Aserrada + placas
Aserrada + placas
Aserrada + placas
Aserrada + placas
Días laborables 250 dias/año/ horas por turno 8hs. * sistemas están orientados a una demanda especifica de clientes (particulares) intermitentes
con variedad de prototipos mientras que los otros tienen una demanda continua de pocos prototipos (cliente el Estado).
Fabrica: “ExTortosa” sistema “Ñande-roga” nave central armado y acopio (2400m2) esquema
centralizado. Fuente: R TORESANI –Posadas, 1983
Producción componente escalera, Fabrica de viviendas WEBERHAUS - Alemania 2001.
Fuente: Ursula D.- FACF-UnaM - RITIM - 2003
Procesos de producción de viviendas prefabricadas, racionalización del proceso y
producción manual. “Fabrica de producción de vivienda ARCONAS”. Fuente: Arq. Jorge
Celano -Posadas - 2003
Procesos de producción de viviendas pasivas industrializadas, recintos aclimatados,
mecanización proceso y control calidad. Fabrica WEBERHAUS - Alemania 2001
Características de las plantas de producción: La planificación de la producción: el termino “fabrica” siempre sugiere
la figura de un “flujo de producción lineal” o una “línea de ensamblaje”; como existo esta basado en la productividad de
la producción de unidades repetitivas; con la producción de casas prefabricadas de madera el numero y la diversidad de
partes y la variabilidad en tamaños estilos y volúmenes de producción hacen muy difícil mantener un balance
manipulable si se usa una sola verdadera línea de organización-producción. Esto tendrá como resultado inconvenientes
en las distintas áreas y/o etapas por ejemplo: un producto se apilara con el siguiente, un proceso caerá detrás de los
otros. Seria mejor usar un “planificación de procesos” para obtener una mejor dimensionamiento, cortes mas precisos, y
llevar esto a una “línea de organización” para planificar el manejo y ensamblaje. La localización de una fábrica depende
de dos factores básicos, el económico y la mano de obra. Si las influencias políticas no es factor determinante para el
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establecimiento de una fabrica y puede ser hecho sobre una base de mercado libre, los principales factores de influencia
son: mercado para el producto, facilidad de transporte, materia prima, mano de obra y energía. Las fábricas conviene
situarlas cerca de los puntos de suministros de las materias y junto a las vías de comunicación, junto a las zonas de
mayor consumo de los productos. La mayoría de las fábricas de los países desarrollados están situadas en las periferias
urbanas. El NEA se encuentra sobre las rutas nacionales, entre ciudades y el campo de uso forestal. Suele darse como
producción mínima económicamente rentable de una vivienda/día, pero será tanto mas rentable cuanto mayor sea su
capacidad, hasta un cierto valor dependiendo de los costos fijos: el periodo de amortización de maquinarias (cuanto
mas avanzados tecnológicamente - mas productivos y rentables - pero a su vez - mas costosos), la construcción o
alquiler del edificio de la planta; se debe incluir también el costos de los gastos generales directos e indirectos de la
planta misma). Así se tienen algunos ejemplos donde la capacidad media óptima de algunas fábricas suele ser variable
según los sistemas; para algunos sistemas de 500 viviendas/año es pedido suficiente. El sistema “Canadian” señala
1000viv./año, y para el sistema “Finland” requiere de una producción de 500 a 1000viv./año. En el NEA el sistema
“Ñande Roga” con 480viv/año es la de mayor envergadura, mientras que el sistema “Arconas” con una producción que
varía según la demanda de particulares de 50 viviendas/año es rentable en función de su grado equipamiento instalado y
del índice de producción en fábrica (60%) relacionado con el tipo de producto. Uno de los condicionantes es el de la
continuidad de la demanda, ya que no se puede amortizar las inversiones en un plazo inferior a 5 años, para plantas
productoras de grandes paneles de 1000viv/año. Como norma general la inversión en buenas maquinas automáticas
siempre es interesante. La inversión en mesas de armado con brazos hidráulicos y variables ya es delicada. El costo del
cambio de producción, en las instalaciones fijas y semi-permanentes. Al crecer el grado de mecanización y
automatización aumentan las dificultades y el costo para cambios en el producto final. Se refiere a la capacidad del
sistema productivo de abarcar la totalidad o parte del flujo de producción, en la fabricación de casas de madera, tiene la
particularidad de que las instalaciones necesarias para el proceso completo se encuentran divididas, en muy pocos casos
la fabrica cuenta con todo el proceso completo:
a) Sistema “Arconas”, tiene todo el proceso de producción, está distribuida geográficamente por la región, el
procesamiento de la madera (Ituzaingo), la impregnación con preservantes (Candelaria), fabrica de panelescomponentes (Posadas) y las obras (Corrientes); dentro de esta clasificación está el sistema Germany-Builder;
b)Sistema “Ñande Roga”, todo el proceso de producción se realiza en la implantación de la fabrica “ExTortosa” que
Incluye el aserrado, secado, impregnación, armado de componentes, aberturas y colocación de instalaciones,
quedando solo en la obra el montaje, dentro de esta clasificación están Finland-Builder y Canadian-builder.
El tamaño de las fábricas depende del: clima, grado de especialización; tipo de elementos fabricados; proceso de
fabricación; medios de transporte, etc. El espacio para las áreas de talleres depende de la línea de producción. Se
necesitan mas espacio para áreas de oficinas para diseño cuando hay demandas individuales, que cuando se produce un
mismo tipo de casas en cantidad; Tiusanen en Suecia para producir 500 viviendas/año el área de producción de 500 m2
requiere el trabajo de 30-50 personas. La superficie de nave de fabricación necesaria varía entre 5-15 m2 por m2 de
vivienda acabada diariamente. El almacenaje requiere una extensión análoga y para servicios auxiliares una equivalente
a 30-60 m2; o que para fabricar dos viviendas diariamente, se precisan unos 25.000 m2 de superficie total. Las altura
desde la naves de fabricación depende de los elevadores y del transporte, cerca de 5-10 m. La longitud varía de 60-200
m. Este tipo suele ser tipo lineal, ya que la organización de la producción obedece a un planteamiento longitudinal, pues
el movimientos de objetos se realiza con puentes-grúa longitudinalmente recto, como en el“Filnland builder”. En el
NEA las naves varían de tamaño y forma entre 10-40m de ancho y 30-100m de longitud con superficies de 500-2500
m2. La fabrica “Ex-Tortosa” produce 480vivi/año o 1,81viv/día, una superficie total del predio de 30.000 m2, y 5.950
m2 son cubiertos, 8.560m2 es área de acopio y aserrío y 15.290 m2 área abierta de acopio y circulación (ver siguientes
fotos). La organización industrial ha empezado a introducirse en las fábricas de viviendas. El estudio del proceso de
fabricación es fundamental. La fabricación hay que concebirla como una serie de operaciones sucesivas y dependientes
unas de otras, es necesario coordinar los tiempos de las operaciones para evitar tiempos muertos y solapes, estudiando
los puestos de trabajo para alcanzar máximas condiciones de seguridad y comodidad, evitar almacenamientos
intermedios. En las instalaciones evitar los cuellos de botella, se duplicaran instalaciones previendo averías que podrían
paralizar la fabrica. La disposición “layout”de los sectores para las áreas y su conectividad depende del tipo de línea de
producción, la flexibilidad e variabilidad de los caminos críticos. La distribución espacial en piso-planta que necesita
una fábrica depende de cómo la materia prima los componentes de construcción y los accesorios que llegan a la fabrica
y son manipulados, el método de fabricación usado, el grado de mecanización utilizado para hacer los paneles, y la
cantidad de espacio requerido para acumular el trabajo producido. La fábrica debería ser un lugar solo para el
ensamblaje, pero si ciertos componentes de construcción no se pueden obtener en ninguna parte se debe establecer un
departamento especial para producirlos. En el NEA, las fábricas a madera, la mayoría responden a un esquema “central”
ya que la disposición de los sectores se ubican en paralelo, esto es gracias al tipo de maquinaria y operatividad en un
radio de acción no mayor a 5,00 m y las zonas de acopio “pre” y “post” elaboración se van adosando unas con otras y el
movimiento interno se realiza manualmente o por carros permitiendo un desarrollo en zig-zag. La mano de obra varia
según el grado de tecnificación y la especialización de la producción se puede decir que para la planificación típica de
una fabrica con tecnología de “mecanización” con capacidad producir 500-1.000 viviendas/año insume un total de 100
operarios aproximadamente se divide en un 15% de oficina y 85% de producción. Una fabrica tendrá que tener personal
fijo los cuales son los especializados aproximadamente 70% y personal contratados como ayudantes 30%. Para las áreas
de cargas se utilizan las maquinas-camiones de brazo simple-“hand-trucks” y si están equipado con estanterías-“racks”.
Los camiones grúas pueden servir mejor en la áreas exteriores de la fabrica y/o cobertizo o área cubierta pero también
en interior sirviendo al área de cortado y cepillado. Para la carga de elementos pesados, paneles-pared completos, de un
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puente grúa liviano. Las instalaciones y equipamientos como las mesas de corte-ensamblaje matriz con estantería de
acopio son el núcleo de la prefabricación de casas de madera, los estantes están identificados según planes de trabajo.
Algunos usan las “mesas de corte-ensamblaje” bastante complejas con equipamientos hidráulicos. Las plataformas de
movimientos son complejas y tienen un elevado costo, se utilizan para rotar un panel o secciones, permitiendo completar
los componentes desde ambos lados mientras estas están en el piso. El puente grúa monorriel mas dos hombres son
pueden manipulear trasladar fácilmente los paneles. Los enganches permiten cargar componentes y permitir recorrido
longitudinal de la nave. Maquinas: Es difícil prever la mecanización de la producción viviendas de madera. La
variabilidad de cortes, el numero de piezas y el alto contenido de la mano de obra; todos estos juegan en contra de la
mecanización y la automatización, pero lo que se logra mediante una organización apropiada de los materiales
manipulables pueden escasamente ser igualados por la adopción de herramientas de alto costo. La mayoría de las plantas
canadienses usan procesos lineales o radiales. En algunas áreas es ventajoso comprar los marcos precortados para los
componentes comunes y otras piezas. Esto confirma la hipótesis: a mayor grado de especialización del producto o
proceso de fabricación del producto, mayor subcontratación de servicios. Algunos equipos son básicos: sierra circular
de paneles para láminas y tableros. Sierra montada sobre una cuna es necesaria para cortes rápidos de aberturas
después que el preservante haya sido puesto arriba del marco. Engrapadoras para asegurar las aislaciones,
clavadoras automáticas y martillos neumáticos se utilizan en la estructurad de paneles y fijación de tableros.
CONCLUSIONES:
Es difícil ponderar en teoría y sin la práctica diaria, cuales han de ser los parámetros a tener en cuenta al realizar una
elección de diferentes tecnologías para una operación determinada. No obstante asumiendo las virtudes de los criterios
establecidos anteriormente y a los motivos de realizar un ensayo para la región NEA, según nuestras condiciones de
contorno se deberán tomar como validos los siguientes supuestos:
1. Que sea neutra a favorable la capacidad de su comercialización en un sistema integrado. impulsando una política
que resuelva el conjunto de los problemas, es conveniente que el sistema constructivo tenga la suficiente
flexibilidad para poder adaptarse a otros sistemas de distintos orígenes y combinarse, generando una mayor
intercambiabilidad, favoreciendo a una política de mercado de componentes.
2. Que favorezcan a una mejora en las condiciones de trabajo. En la medida que el proceso se “industrialice” que se
realice en fabricas, estas proporcionan seguridad, ambiente controlado ya que las actividades están programadas y
por consecuencia mejor controladas, disminuyendo los riesgos de accidentes.
3. Que sea contraria al ahorro de mano de obra, si bien se promueve el uso de la mano de obra esta no debe ser la de
los “operarios” con poca o nula experiencia, por ejemplo como el caso de los diversos planes que impulsa el
estado para bajar el nivel de desocupación (planes trabajar, Fopar, etc.); sino que debería apuntar al operario
que se perfecciona dentro de su campo, de manera tal de aumentar la calidad y productividad, y creando puestos
de trabajos genuinos, favoreciendo así al uso intensivo de mano de obra especializada.
4. Que sea favorable al consumo de materias primas abundantes. Para nuestra región los recursos forestales y la
industria del procesamiento de la madera, dada su gran escala y actualmente su avance progresivo en la
tecnología, optimizando el aprovechamiento integral de los recursos como los desechos: aserrín virutas costaneros.
5. Que sea neutra a moderada la inversiones en maquinaria. Si bien es necesario la inversión de capital este deber
estar orientado a maquinaria de mediana envergadura y equipos de montaje livianos, maquinaria semiautomáticas
y de manejo manual por operarios especializados, también favoreciendo a la disminución del consumo de energía e
incrementando la mano de obra local.
A través de los estudios realizados se confirma la hipótesis que no hay solución a problemas masivos de vivienda sin la
industrialización del proceso constructivo, el problema es definir de qué industrialización hablamos para nuestro
entorno, definir los objetivos para una reflexión autóctona, hablamos de una “Industria autóctona”, el punto clave es la
resolución de la paradoja industrialización-vivienda de interés social, ¿Cuales son las razones básicas para el empleo
de la prefabricación?, ¿A que coste?, ¿Que tipos de plantas?. Todas las ventajas comparativas mencionadas, hacen
pensar que este proceso de traslado del terreno a la industria sea positivo. Pero para lograrlo requieren profundos
estudios sociales que analizan las formas de vivir, el arraigo y las costumbres, la afinidad con los materiales y la imagen
conceptual y formal que el usuario tiene de su vivienda. Esta gran complejidad de antecedentes hace difícil diseñar
soluciones que se alejen de las tradiciones y la introducción paulatina de variables.
BIBLIOGRAFIA:
CELANO, J. A. & JACOBO, G. J. (2002), El Hábitat Humano en el NEA Una perspectiva de solución desde la óptica
tecnológica: Uso de la madera en sistemas constructivos, Ediciones Moglia SRL, Corrientes, ISBN N° 987-43-4556-X.
JACOBO, G. (1996), La Industrialización y prefabricación en la Construcción, FAU–UNNE, Resistencia, Argentina.
SOLANA, R. (1996), Producción su organización y administración en el umbral del tercer milenio, Ediciones
Interamericanas, Buenos Aires
KONCZ, T. (1996), Zur planung von fertigteilanlagen, Betonstein-Zeitung, Berlin, Alemania.